Industri migas menghasilkan ~250 juta barel/hari produced water—dan setiap mg/L minyak yang tersisa menentukan apakah air itu dibuang, diinjeksikan, atau dipakai ulang. Data lapangan menunjukkan: hydrocyclone dan induced gas flotation (IGF) mengurus “bulk oil”, ultrafiltrasi (UF) menurunkannya ke digit tunggal mg/L, sementara demulsifier dan flocculant mempercepat pemisahan.
Skalanya masif. Secara global, sekitar 250 juta barel/hari produced water (PW, air hasil produksi hidrokarbon) dihasilkan—≈39 juta m³/hari—atau 60–80% dari seluruh air di operasi hulu migas (www.mdpi.com). Kandungan minyak awal PW sangat bervariasi (sering 50–1000+ mg/L), sehingga wajib ditangani untuk patuh regulasi. Di Indonesia, batas baku mutu untuk minyak‑lemak yang dibuang secara historis sekitar 50 mg/L (Kep. 51/MENLH/10/1995), dan praktik saat ini kerap menargetkan ~10–50 mg/L untuk perlindungan lingkungan (it.scribd.com).
Skala beban dan standar mutu
Target teknis terukur dalam de‑oiling adalah penurunan konsentrasi minyak dalam air (mg/L) dan % removal. Metode konvensional seperti hydrocyclone dan IGF (induced gas flotation, flotasi gas terinduksi) lazim untuk penghilangan “bulk oil”, sedangkan membran mikro/ultrafiltrasi memoles (polishing) hingga level sangat rendah. Rangkuman kinerja yang dikutip di bawah mempertahankan seluruh angka dan sumbernya.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Hydrocyclone de‑oiling: kinerja dan batasan
Hydrocyclone memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memisahkan fase, unggul menangkap droplet besar dan padatan. Kajian mutakhir mencatat pemulihan ~98% padatan pembawa minyak dan seluruh droplet >10 µm, dengan efluen TPH (total petroleum hydrocarbons) ≈5–10 ppm (www.mdpi.com). Unit ini kompak, tanpa bagian bergerak, dan mampu menangani beban minyak influen tinggi (hingga ~2000 mg/L) (www.mdpi.com).
Namun efisiensi turun pada droplet kecil, dan tanpa polishing efluen sering masih puluhan mg/L. Uji lapangan menunjukkan hydrocyclone hanya menghilangkan ~54% minyak dari PW (seraya menaikkan fraksi padatan dan median ukuran droplet >5 µm), sehingga tahap lanjutan menjadi krusial (onepetro.org). Parameter desain—tekanan inlet, geometri, kedalaman vortex finder—sangat memengaruhi kinerja, dan inovasi seperti enhanced inlet serta controlled flow profile dilaporkan meningkatkan separasi (www.mdpi.com).
Pada tahapan awal, pemisahan minyak bebas bisa ditunjang peralatan oil removal sebelum hydrocyclone, dan beberapa operator menempatkan unit “deoiler” sebagai langkah de‑oiling tersendiri (deoiler).
Induced Gas Flotation: efisiensi bertingkat
IGF menyuntikkan gelembung gas halus (udara atau N₂) yang melekat pada droplet minyak dan mengapungkannya ke skimmer. IGF efektif pada droplet lebih kecil (~5–20 µm). Satu sel IGF yang didesain baik umumnya menghilangkan ~55–65% minyak residual di umpan (www.questionai.com).
Disusun seri, efisiensi melonjak: empat tahap IGF sering dikutip mencapai ~96–99% total oil removal (www.questionai.com). Artinya, jika umpan IGF ≤50 ppm, efluen multi‑stage dapat tembus sub‑ppm; outlet tipikal dilaporkan 0,75–<20,5 mg/L bergantung desain dan umpan (www.questionai.com). IGF paling efektif pasca‑separator, saat minyak di air sudah <50–500 mg/L; di atas itu efisiensi menurun (www.questionai.com).
Kelebihan IGF: jejak tapak kompak dan penanganan droplet kecil; kekurangan: CAPEX (multi‑cell, kompresor), konsumsi energi/gas, dan umumnya perlu koagulan/conditioner kimia untuk destabilisasi emulsi. Rata‑rata, IGF yang diproporsikan benar menurunkan minyak ~90–98%. Panduan EPA menyebut satu sel IGF kerap ~65% removal; empat sel seri bisa ≥98% (www.questionai.com). Sensitif terhadap salinitas dan pH, IGF juga berisiko carry‑over minyak terlarut/ter‑emulsi tanpa kondisioning (pubs.acs.org).
Ringkasan kinerja konvensional
Hydrocyclone dan IGF umumnya menurunkan konsentrasi minyak 1–2 orde besaran. Hydrocyclone saja lazim menghasilkan efluen 5–20 ppm (tergantung feed dan distribusi ukuran droplet) (www.mdpi.com), sedangkan IGF multi‑tahap dapat mendorongnya ke low‑ppm bahkan sub‑ppm (www.questionai.com). Di offshore, skema lazim berupa three‑phase separator (API tank) diikuti hydrocyclone dan/atau IGF; IGF tanpa bahan kimia sulit menangani droplet <20 µm sehingga flocculant kerap diinjeksi (pubs.acs.org).
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Ultrafiltration (UF) untuk polishing akhir
UF (ultrafiltration, pori ~0,01–0,1 µm) adalah langkah polishing efisiensi tinggi pasca‑pemisahan konvensional. Uji pilot cross‑flow dengan membran UF hidrofilik (pori ~0,01 µm) menghasilkan permeat oil‑and‑grease <2 mg/L pada air ladang yang berat (onepetro.org). Di uji lapangan empat bulan (Texas Barat), UF dengan pretreatment hydrocyclone mencatat >98% penolakan minyak: 25.000 bbl/hari PW diproses menjadi <2 mg/L residu minyak (onepetro.org).
Catatan kunci uji tersebut: hydrocyclone hanya ~54% oil removal (feed ke UF ~50 ppm), namun permeat UF konsisten <2 mg/L; recovery air total >98% dengan OPEX full‑scale ≈$0,10/barel (≈$0,6–1/m³) termasuk bahan kimia dan energi (onepetro.org). Spesifikasi feed ketat disarankan: idealnya <50 mg/L minyak dan <15 mg/L padatan tersuspensi ke unit UF untuk mencegah fouling cepat (onepetro.org).
Dalam implementasi, UF kerap disediakan sebagai sistem ultrafiltration mandiri atau bagian dari paket membrane systems untuk polishing akhir sebelum reuse atau desalinasi.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Microfiltration (MF) dan kinerja membran
MF (microfiltration, pori ≥0,1 µm) menarget partikel dan droplet lebih kasar; dengan pretreatment baik, MF dapat mencapai level minyak rendah yang serupa. Studi laboratorium menggunakan UF polysulfone pada PW sintetis 100 mg/L minyak menunjukkan ~98% oil rejection (www.scielo.br); pada 400 mg/L feed, penolakannya ~97–98% (permeat ~10–28 mg/L) (www.scielo.br, www.scielo.br). Dibanding UF, MF beroperasi pada tekanan lebih rendah dan toleransi fouling lebih tinggi, tetapi tetap harus didahului bulk removal.
Intinya: untuk secara andal memenuhi target buang 10 mg/L, kandungan minyak ke membran sering perlu ≲100–200 mg/L atau digunakan multi‑stage membran. Membran menawarkan removal tertinggi dan tapak paling kecil, tetapi memerlukan pretreatment kuat (hydrocyclone, IGF). Fouling dari padatan halus, asphaltene, atau biofilm menuntut backwash/cleaning kimia berkala. Tren terkini mengarah ke UF hidrofilik atau modul fabric filter‑separator yang lebih resisten fouling dan mendukung pembersihan online.
Bila PW juga ingin didesalinasi, operator kerap menempatkan RO (reverse osmosis) setelah UF; untuk PW payau, opsi brackish water RO relevan, seraya menambahkan antiskalan seperti membrane antiscalants guna menekan pengendapan garam.
Kondisioning kimia: demulsifier dan flocculant
Karena banyak PW berisi emulsi minyak‑dalam‑air droplet sangat halus (<20 µm) yang stabil, bahan tambahan kimia lazim dipakai.
Demulsifier (polimer berbasis surfaktan yang mematahkan emulsi) mengurangi tegangan antarmuka dan mengubah zeta potential, memicu koalesensi. Praktiknya, demulsifier yang larut minyak diinjeksikan puluhan hingga ratusan ppm ke hulu unit flotasi atau koaleser. Hasil lab pada PW sistem ASP menunjukkan: penambahan 100 mg/L demulsifier ke air simulasi (dengan ~400 mg/L polimer dan surfaktan) meningkatkan median ukuran droplet dari ~4,0 µm menjadi ~30,5 µm setelah 2 jam—kenaikan 7–8× (www.mdpi.com). Peralatan separasi kemudian dilaporkan melihat kenaikan efisiensi hingga 20–30% karena droplet yang tadinya “terlalu kecil” menjadi tertangkap.
Flocculant/koagulan (polimer bermassa molekul tinggi, sering kationik) menetralkan muatan dan “menjembatani” partikel, membentuk mikro‑flok yang lebih cepat mengapung/mengendap. Dosis lazim CPAM (partially hydrolyzed polyacrylamide) 1–10 ppm. Pada percobaan serupa, penambahan 60 mg/L flocculant kationik (grade WS) menaikkan median droplet dari 4,0 µm menjadi ~20,2 µm setelah 2 jam (www.mdpi.com). Pada uji flotasi gas, flocculant memangkas drastis waktu induksi pelekatan gelembung‑droplet, meningkatkan laju removal (pubs.acs.org).
Kombinasi demulsify lalu flocculate biasanya paling jernih. Studi tadi menunjukkan demulsifier sendiri menghasilkan droplet lebih besar (30,5 µm) dibanding flocculant sendiri (20,2 µm) (www.mdpi.com, www.mdpi.com). Di lapangan, dosis kecil keduanya lazim: demulsifier menyerang film emulsi, flocculant “mengikat” droplet yang terbebas. Menambahkan flocculant polimer (PEI atau CPAM) pada skid flotasi dapat menaikkan removal minyak menjadi >90% bahkan pada suhu ruang dengan membentuk flok udara‑minyak yang berat (pubs.acs.org).
Dampak bersihnya: tanpa kimia, rangkaian hydrocyclone/IGF umumnya berhenti di level beberapa mg/L terbaiknya; penambahan flocculant bisa memangkas lagi 1–3 mg/L. Salah satu pilot melaporkan kombinasi demulsifier+flocculant menumbuhkan droplet sedemikian efektif sehingga IGF downstream mencapai <1 ppm minyak. Dosis wajar demulsifier ~10–100 mg/L dan flocculant ~1–10 mg/L sering cukup untuk standar reuse yang ketat, meski komposisi minyak dan salinitas menentukan dosis optimalnya.
Secara operasional, injeksi kimia biasanya diatur dengan pompa dosis; paket seperti dosing pump memudahkan kontrol laju injeksi demulsifier (demulsifier) dan polimer (flocculants), termasuk opsi koagulan pendamping (coagulants).
Baca juga:
Efisiensi, mutu air, dan biaya
Dari sisi efisiensi, UF mengungguli semua metode konvensional dalam removal minyak—bahkan “single‑digit ppt hingga low ppb residuals” telah didemonstrasikan (onepetro.org). Hydrocyclone dan IGF andal untuk bulk removal, tetapi sering plateau di ~5–50 mg/L residual tergantung desain. Dengan bahan tambahan, IGF kerap mencapai <10 mg/L sebagaimana disyaratkan regulasi (www.questionai.com). Tanpa kimia, rangkaian IGF/cyclone biasanya hanya menyentuh low‑ppm—kurang untuk target zero‑discharge—sehingga tren industri bergeser ke membran.
Kualitas air: sistem konvensional kerap mencapai pengurangan BOD/COD/TSS (parameter mutu beban organik dan padatan), tetapi bisa meninggalkan organik terlarut atau ultra‑fine. Membran (terutama UF/MF) juga menyingkirkan koloid dan bakteri, berpotensi mengurangi kebutuhan klorinasi. Namun salinitas dan kesadahan PW yang tinggi menuntut pengendalian scaling saat RO ditempatkan setelah UF.
Biaya: CAPEX hydrocyclone/IGF relatif moderat dan OPEX (daya, gas IGF, koagulan) rendah. Membran menuntut CAPEX & OPEX lebih tinggi (penggantian/cleaning membran, pompa). Estimasi OPEX UF full‑scale ≈$0,10/barel (≈$0,6–1/m³) (onepetro.org). Jika reuse PW direncanakan (waterflooding, utilitas fasilitas, atau dijual), ongkos ekstra sering sepadan karena mengurangi kebutuhan air segar.
Regulasi: Indonesia menetapkan limit O&G 50 mg/L untuk kategori “produced water” (Permen LH No. 51/1995) (it.scribd.com), dan praktik kini kerap menargetkan 10 mg/L atau lebih rendah (perlindungan terumbu). Skema zero‑liquid‑discharge (ZLD, tanpa pembuangan cairan—misalnya injeksi ke sumur) juga meningkat, menuntut air nyaris bebas minyak.
Arah teknologi dan skema hibrida
Di luar MF/UF, riset mengarah ke membrane bioreactors, electrocoagulation, dan hibrida Forward Osmosis/Membrane Distillation untuk reuse PW. Nanobubble flotation dan ultrasonic coagulation masih eksploratif, terlalu dini untuk adopsi luas. Tren utamanya integratif: kombinasi cyclone + IGF + UF + RO berurutan menghasilkan polishing multistage.
Rangkuman pemilihan teknologi
Pemilihan rangkaian de‑oiling bergantung target efluen vs biaya. Untuk target sederhana 30–50 mg/L, API separator + hydrocyclone sering memadai. Untuk <10 mg/L, IGF plus bahan kimia adalah standar. Untuk target sub‑ppm, filtrasi membran adalah satu‑satunya opsi.
Data mendukung: pilot UF modern konsisten mencapai <2 mg/L O&G (onepetro.org), sedangkan flotasi multi‑tahap cenderung bertahan di 5–20 mg/L tanpa polishing. Bahan kimia menaikkan efisiensi puluhan persen. Praktik terbaik: skema hibrida—separasi gravitasi/cyclone primer, flotasi sekunder, dan polishing membran tersier—dengan injeksi demulsifier/flocculant pada titik yang tepat untuk mencapai target minyak‑dalam‑air.
Sumber utama: ulasan Energies, Energy & Fuels, dan prosiding SPE yang mengkuantifikasi kinerja (www.mdpi.com; www.questionai.com; onepetro.org; www.mdpi.com).
